基于感应线圈道路交通流检测系统研究与设计

摘要

智能交通系统(ITS)利用尖端的电子信息技术，构成人员、车辆和公路三位一体的新型公路交通系统。它将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于交通运输管理体系中，建立一种在大范围内、全方位发挥作用的准时、准确、高效的交通运输管理体系。智能交通系统是现代科技手段在交通领域的具体体现，是以缓和道路堵塞和减少交通事故、提高道路使用者的方便、舒适为目的，代表着未来道路交通发展的方向。 着重研究了智能交通系统中最基本、也是最重要的交通流检测系统，设计了基于感应线圈的道路交通流检测系统，采用了目前最先进的32位ARM处理器核LPC2138，与CPLD搭建控制平台，利用实验室仿真与现场实验相结合，克服了传统的处理能力不足，检测精度不够以及抗干扰能力弱等设计缺陷，分别设计了基于双线圈和基于单线圈的交通流检测系统，并对车辆通过线圈时所产生的频率变化进行数据采集，通过输出曲线不同的特征可进行车型分类。 在理论研究和仿真实验的基础上阐述了线圈检测的理论，并且通过实际测量进一步验证了此理论的可行性。车辆通过环形线圈的时间是非常短暂的，这就要求系统能够快速而准确地测量出过往车辆的信息，为此，本系统选用ARM7系列微控制器组成处理单元，相对于传统单片机的检测和控制，该控制单元具有信息处理能力强，速度快，通信能力好，存储能力大等特点，为系统快速采集信息量提供了可靠的保障。根据系统需求设计了基于感应式环型线圈车辆检测系统的硬件结构框架，介绍了以LPC2138为核心的线圈检测系统控制单元的具体硬件实现，并详细阐述了软件设计流程，简要分析了主要硬件模块功能，说明了在硬件和软件设计中的抗干扰措施。与采用传统测频技术的检测产品相比，提高了系统在恶劣工作环境下的稳定性，大大提高了检测精度。最后给出了进一步研究的展望． 通过基于ARM7嵌入式微机的环形线圈车辆检测系统的开发，实现实时采集道路交通流参数和车辆分类信息，不仅增加了系统的检测精度和抗干扰性，也增强了以往环形线圈车辆检测器的功能，为其在智能交通系统中提供了一种新的应用。

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2环形线圈车辆检测系统的发展与现状

1.3研究内容

1.4论文结构

第二章感应线圈的交通流检测原理与特性研究

2.1车辆检测器的选择

2.2感应线圈检测器的电磁感应工作原理

2.3感应线圈的交通流检测模型

2.3.1感应线圈交通流检测理论模型

2.3.2环形线圈交通流检测系统检测算法综述

2.3.3车型分类模型

本章小结

第三章感应线圈交通流检测系统设计

3.1硬件电路设计

3.1.1系统构成

3.1.2 ARM核

3.1.3 CPLD芯片

3.1.4滤波整形模块

3.1.5实验电路板

3.2开发环境介绍

3.2.1 CPLD开发环境——MAX+plus Ⅱ

3.2.2 ARM开发环境——ADS

3.2.3 VHDL语言简述

3.3基于双线圈的检测系统设计

3.3.1 CPLD与ARM控制平台搭建

3.3.2 CPLD设计

3.3.3 ARM设计

3.4基于单线圈的检测系统设计

3.4.1 CPLD与ARM控制平台搭建

3.4.2 CPLD设计

3.4.3 ARM设计

3.5抗干扰设计

3.6测量启动与结束的软件设计

3.6.1常见的设计思路

3.6.2自动开始检测

3.6.3自动结束检测

本章小结

第四章系统实验与分析

4.1线圈放置路面上下对车辆波形的影响

4.2环形线圈尺寸对车辆波形的影响

4.3车辆的行驶状态对车辆波形检测的影响(车速、位置偏离)

4.4双线圈交通流检测试验

4.5单线圈交通流检测试验

本章小结

总 结

参考文献

致 谢

附录A攻读学位期间发表的论文